基本概念

渗流

基本概念 MF2SC104023.PPT

题目扼要写出瞬态图解法解题的主要步骤和计算式。

解题步骤 答：瞬态图解法解题的主要步骤是：（一）收集整理资料，划分计算流段与时段。（1）绘出产生非恒定流前恒定流时的河道纵断面，标出水位及底高程。（2）划分流段，确定每一流段距离和每一流段的糙率和底坡等。 • （3）绘制每一段的平均水位和平均流量模数及平 • 均水体积的关系曲线，即绘和关系曲线。

解题步骤 （二）确定初始条件和边界条件（1）初始条件：恒定流时各流段水位流量关系曲线。（2）边界条件：第一边界条件，上游第一断面洪水流量和时间关系曲线，即洪水过程线。第二边界条件，计算时段末波传到最后一个下游段面的水流关系曲线即 Z~Q曲线。（三）计算绘制各流段平均水位流量关系曲线即曲线。（1）能量方程曲线的计算及绘制。

解题步骤 据能量方程各个流段假设一系列在一个水位时，假设列表计算，并绘出每一流段的能量方程曲线图。即曲线图。（2）连续性方程曲线的计算及绘制。据连续性方程其中该方程是直线方程。设两点据曲线查得算出绘出曲线绘在对应流段的能量方程图上。（注意对应）

解题步骤 （四）计算和绘制各流段的可能曲线（1）第一流段的可能解值：在第一流段中连续性方程与能量曲线方程交点，，和，值按计算得，，分析选择后绘出可能解曲线 __ 和 __ 关系曲线。

解题步骤 （2）其他流段的可能解值：根据第一流段下游水位流量是第二流段上游水位流量，即已知能量方程的查出，绘出连续性方程得对应交点如一流段计算出二流段，，绘出二流段的可能解曲线。其他流段同二流段一样列表计算绘制。

解题步骤 （五）流程联解过程计算时段最末一流段的下游面曲线与第二边界条件交点A就是唯一解的和过A作竖线和平行线就可以确定各断面的水平和流量。 ( 六)计算其它时段的把第一时段得出的水位流量作为初始条件,同上可得第二时段的和 ,注意第二边界要向下游推移, 其它时段计算类似于第一时段.

计算题 MF2SC104024.PPT

题目一条通航运河，其断面近似于矩形，平均河宽为50m，河中水流作均匀流时水深为2.2m,平均航速为0.6m/s，运河出口与某湖泊相连，假设从某时刻开始湖泊水位以0.5 m/h 的速度升高在忽略运河底坡度及水流摩阻力影响的情况下，试求：（1）距湖泊1.5Km远的运河A断面水位抬高0.3 m 所需时间。（2）据湖泊3Km远的运河B断面水位也抬高0.3 m 又需多少时间？

解题步骤 解：渠末断面0~0为起始断面，沿渠上游为正，在初时刻为均匀流，流量为流动方向与所设坐标 s方向相反故均匀流中如略去底坡则 ∴ 即

解题步骤 波峰传播速度 A断面位置故A断面上升0.3米需要0.68小时。

解题步骤 B断面的做法与A断面相似 B断面位置故B断面水位上升0.3米需要时间0.768小时。

题目水在土壤中的存在形式有哪几种，其运动特征是什么? 参与地下水运动，主要是什么形态的水流？

解题步骤 答：水在土壤中的存在形式有：汽态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水。汽态水以水蒸气形式存在于土壤，有压差存在时才能运动，数量少；吸着水和薄膜水受分子力作用而挟持土壤中，难于运动；毛细水受表面张力作用在孔隙中上升或下降，一般不参与地下水运动；地下水运动是指重力水在重力作用下在土壤孔隙中的运动。

题目何谓渗透系数？它的物理意义是什么？怎样确定渗透系数值？

解题步骤 答：渗透系数k值是反映土壤的透水性质的比例系数，它是表征土的渗流特性的一个综合指标。物理意义是地下水单位时间的运动长度，单位与流速相同，数值上两者不同，渗流速度的大小受水力坡度的影响。渗透系数k的确定有三种方法。

解题步骤 （1）经验法：参照有关规范和已成工程资料确定。（2）室内测定法：取土用达西实验装置测出Q、L、A、hw，则（3）野外测定法：在现场采用抽水或压水实验来求得当地土壤的平均渗透系数K值。

题目什么叫浸润线？浸润线的基本微分方程的形式是什么？非均匀渐变流的浸润曲线形式有哪几种，各种曲线的特征是什么，请定性绘出下列地下河槽中浸润曲线图形：

解题步骤 答：地下河槽、土坝或井的渗流水面线称浸润线。在地下河槽恒定渐变渗流浸润线的基本微分方程是棱柱体恒定渐变渗流浸润线有四种形式：（1）有两种，一种是壅水曲线，上游以N-N为渐近线，下游以水平线为渐近线。另一种是降水曲线，上游以N-N为渐近线，下游和渠底有垂直趋势。

解题步骤 （2）浸润线是降水曲线，上游以水平线为渐近线，下游和渠底有垂直趋势。（3）浸润线是降水曲线，上游以水平线为渐近线，下游和渠底有正交趋势。

题目什么叫普通完全井？什么叫不完全井？写出普通完全井浸润曲线方程以及普通完全井最大供水流量的计算公式，并说明影响供水流量的因素主要是哪些。

解题步骤 答：在地表的无压透水层中，所开掘的井称为普通井，若井底直达不透水层的称为普通完全井，若井底没有达到不透水层的称为不完全井。普通完全井浸润方程是：

解题步骤 普通完全井最大供水流量的计算公式是：从公式中很明显地看出影响供水流量的因素主要是土坝透水性即K值的大小，含水层厚度H、井水深度ho,井的直径及影响半径。当土壤透水性大，井的直径大H大供水流量大。相反则小。

题目简述用流网法解急变渗流的基本原理，流网的绘制方法有几种？

解题步骤 答：流网是由等流函数线与等势函数线组成的正交正方形网格，势函数线的增值方向与流速方向一致，流函数线的增值方向与流速逆时针转900的方向一致，两函数都满足拉普拉斯方程，都是调和函数，用流网法求解渗流场，即为图解法求解拉普拉斯方程。流网的绘制方法有三种：第一种是解析法，求出流场中流函数和势函数方程。令其等于一系列常数，在流场中绘出流线和等势线即得出流网。第二种方法是近似图解法，根据边界流线和等势线用作图法绘出流网。第三种方法是实验方法，用电比拟法绘出等势线和流线。

题目简述绘平面有压渗流流网图的步骤？

解题步骤 答：（1）根据渗流的特点确定边界流线和等势线。（2）根据边界流线和等势线的变化趋势大致绘出光滑的流线和等势线。并初步进行修正使两组曲线组成正交正方形网络。（3）检验：使流网对角线也应组成正交正方形网络，如不满足应进行修正，直到满足为止。在边界处可能有五边行或其他不规则形状，是允许的不影响整个流网的精度。

题目利用流网可以进行哪些渗流计算，写出计算公式？

解题步骤 答：利用流网可以进行下列渗流计算：（1）渗流流速计算：式中：H—上下游水位差；m—等式线根数； K—渗透系数； —网格平均流线长度。（2）流量计算：（3）压强计算：式中： —网格宽度； —计算点到上游水面距离； —渗流的水头损失。

题目简述水电比拟法绘制流网的原理。

解题步骤 答：（1）电场和渗流场中基本方程一致。电场中：渗流场中：式中： —电流密度： —电导系数； —电位 —流速； K—渗透系数； H—渗流水头函数。

解题步骤 从上可以看出电流密度与渗流速度，电位函数和水头函数都一样，满足拉普拉斯方程，电场中各种电流要素和渗流场中各种渗流要素具有数学上和物理上的类比关系。电场可以模拟渗流场。（2）电场和渗流场保持几何相似，边界条件相似，导电性质和渗透性质相似，则电场中的等位线就是渗流场中的等势线。（3）绘制等位线时根据电桥原理，调整和的关系就可以得出不同的等位线。

题目有一过水坝，坝上游水面高程 125.0米，下游水面高程 105米，坝基渗流，绘出流网示意图如图示，渗流系数米/秒，A点高程 92米，B点高程 97米, C点处米，试计算：(1)坝下C点的渗流速度（2）坝基渗流的单宽流量（3）坝底A点和B点的渗流压强。

解题步骤 解：（1）（2）（3）

题目今欲打一完全井取水，已测得不透水层为平底，井的半径r0为10米，含水层的厚度H为8m, 土为细纱，实测渗透系数K为0.001m/s,试计算当井中水深h0不小于2m时的最大出水量，并算出井中水位与出水量的关系。

解题步骤 解：由普通完全井最大流量公式式中代入题给已知数据

解题步骤 井水水位与出水量关系，可按上边计算式列表计算如下：

基本概念 MF2SC1211035

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